JPH11145262A - 基板保持方法、基板保持装置及びそれを用いた露光装置 - Google Patents

基板保持方法、基板保持装置及びそれを用いた露光装置

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JPH11145262A
JPH11145262A JP9304340A JP30434097A JPH11145262A JP H11145262 A JPH11145262 A JP H11145262A JP 9304340 A JP9304340 A JP 9304340A JP 30434097 A JP30434097 A JP 30434097A JP H11145262 A JPH11145262 A JP H11145262A
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suction
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negative pressure
holder
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JP9304340A
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Hideji Kawamura
秀司 川村
Takeshi Naraki
剛 楢木
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 基板を吸着保持する際に吸着時間を延ばすこ
となく基板の変形を防止する。 【解決手段】 基板1を保持する保持部2と、保持部2
に設けられた開口4を介して基板1に負圧を与え、基板
1を吸着させる吸着手段7と、吸着手段の圧力を一定に
制御する圧力制御手段(圧力弁3)とを有する構成とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板を保持する方
法および装置に関するものであり、特に半導体の製造過
程で用いられる感光基板としてのウエハ若しくはガラス
基板、或いはパターンが形成された原板としてのマスク
を保持する基板保持方法、基板保持装置及びそれを用い
た露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子又
は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィ技術を用いて
製造する際に、マスク又はレチクル(以下、まとめてマ
スクと称す。)のパターンを、投影光学系を介してフォ
トレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート
(以下、まとめて基板と称す。)上に露光する露光装置
が使用されている。この露光装置において、通常基板は
基板保持装置上に載置される。以下に従来の基板保持装
置を図4を参照して説明する。従来の基板保持装置は、
図4に示すように、2次元平面内で移動可能な基板ステ
ージ10と、基板ステージ10上に設けられ、基板1を
載置するホルダ2と、ホルダ2の上面に設けられた吸着
口4、配管15、チューブ9内の吸気を行い、基板1を
ホルダ2上面に吸着させる吸着装置7とを有している。
この構成のもと、従来の基板保持装置は不図示の搬送系
から基板1が載置されると、吸着装置7は装置固有の最
大の吸引力で吸気を行い基板1を吸着する。吸着装置7
の固有の最大吸引力で吸気を行うのは、基板1は製造プ
ロセスを経ると平坦ではなく反りが生じた状態となって
いるため、基板1の反りを平坦な状態に強制するためで
ある。また、吸着装置7固有の最大吸引力で基板1を吸
気するもう他の理由は、露光中に基板1がホルダ2上で
ずれたり、ホルダ2から落ちたりすることのない吸着状
態、いわゆる露光準備状態にできるだけ短時間で到達さ
せるためである。この吸着装置7は、基板1の露光領域
についてすべての露光が終了するまで、装置固有の最大
の吸引力で吸気し続ける。そして、露光が終了すると不
図示の搬送系が基板保持部2より基板1を搬出する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の如く従来の基板
保持装置では、基板1をホルダ2にできるだけ短時間で
吸着保持するために、吸着装置7が装置固有の最大の吸
引力で行っていた。すなわち、吸着口4を介して基板1
に対して最高の負圧力で基板1をホルダ2に吸着保持し
ていた。しかしながら、例えばガラス基板はおよそ1.
1若しくは0.7mm程度の厚さしかなく薄いため、基板
1をホルダ2にあまりに大きな負圧力で吸着保持すると
図5に示すように、基板1では吸着口4を塞ぐ吸着領域
ではへこみ、非吸着領域であるホルダ2の平坦な領域で
は盛り上がってしまうという不都合があった。へこみや
盛り上がり等の基板1の変形を防止するため、吸着装置
7の吸引力を減らすことや、吸着口4の開口面積を小さ
くすることが考えられるが、何れも基板1を必要な力で
保持するまでに(基板1が露光準備状態となるまでに)
時間がかかるという不都合が生じる。本発明は、かかる
不都合に鑑み、位置ずれが生じない必要な保持力を基板
に対して与えるとともに、基板の変形を抑制できる基板
保持方法及び基板保持装置を提供することを目的とする
ものである。さらに本発明は、そのような基板保持装置
を用いた露光装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下の構成を有する。 第1発明(請求項1)による基板保持装置は、基板1を
保持する保持部2と、保持部2に設けられた開口部4に
接続された通気孔15内の吸気を行うことにより基板1
に負圧を与え、保持部2に基板1を吸着させる吸着手段
7と、基板1に与えられる負圧力を制御する圧力制御手
段3とを有する構成とした。 第2発明(請求項2)では、第1発明において、吸着手
段7は、所定の吸引力で吸気しつづける構成とした。
【0005】第3発明(請求項3)では、第1又は第2
発明において、圧力制御手段3は、通気孔15に接続さ
れた圧力弁3を含み、圧力弁3は基板1に与えられる負
圧力が所定値を超えたときに開く構成とした。 第4発明(請求項4)では、圧力制御手段3は、吸着手
段7によって吸気される気体流量を制御するレギュレー
タ13を含む構成とした。 第5発明(請求項5)による露光装置は、マスク22に
形成されたパターンを基板1に転写する露光装置におい
て、基板1を保持する保持部2と、保持部2の開口部4
に接続された通気孔15内の吸気を行うことにより基板
1に負圧を与え、保持部2に基板を吸着させる吸着手段
7と、基板1に与えられる負圧力を制御する圧力制御手
段3とを有する構成とした。
【0006】第6発明(請求項6)による基板保持方法
は、保持部2に載置した基板1を保持する基板保持方法
において、保持部2に載置された基板1に負圧を与える
ことにより基板1を保持部2に吸着させる工程と、基板
1に与えられる負圧力を制御する工程とを含む構成とし
た。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
につき、図1、図2及び図6を参照して説明する。図6
は、本発明の基板保持装置を適用した露光装置の主要構
成が示されている。同図において、露光照明用の光源2
0は、基板1上に塗布された感光剤としてのレジストを
感光するため、例えば、超高圧水銀ランプ、エキシマレ
ーザー(KrF,ArF)、YAGレーザ等で構成さ
れ、g線、i線、エキシマ光(波長248nm:Kr
F,193nm:ArF)、YAGレーザの高調波(波
長200nm以下)等の露光光ILを発生し、照明光学
系21を介してレチクル22に照射する。レチクル22
は、投影レンズPLの光軸AXと直交する面内でX,
Y,θに微動可能なレチクルステージ23上にレチクル
ホルダ24を介して保持されている。このレチクル22
のパターン面は、投影レンズPLに関し基板1の表面と
共役となっており、露光光ILで照明されたレチクル2
2のパターンの像が投影レンズ22を介して基板1上に
結像される。
【0008】基板1は、後述するようにホルダ2に真空
吸着されている。ホルダ2は、投影レンズPLの光軸A
Xと直交する2次元平面内でX,Y,θに移動可能な基
板ステージ10に載置されている。さて、図1は上述し
た露光装置の基板ステージ10上で基板1を真空吸着し
て保持する基板保持装置の斜視図である。また、図2
は、図1のA−A矢視断面図である。以下にこの基板保
持装置の構成について図1及び図2を参照して説明す
る。図1において、基板1を保持するホルダ2の表面に
は吸着口4が20ヵ所(4×5ヵ所)に設けられてい
る。吸着口4は、基板1への吸着力を高めるために数が
多ければ多いほど望ましく、また均一に分布させること
が望ましい。配管15は、ホルダ2の一側面2aでチュ
ーブ9cの一端と接続され、ホルダ2の側面2aと対向
する側面2bで圧力弁3と接続されている。チューブ9
cの他端は切換装置6に接続されている。切換装置6
は、チューブ9aを介して吸着装置7と接続され、チュ
ーブ9bを介して圧空装置8と接続されている。切換装
置6は、空気の通過口を選択的に切り換える切換弁(不
図示)を有し、基板1をホルダ2上に保持する時には、
配管15に接続しているチューブ9cと吸着装置7に接
続されているチューブ9aとを中継するように弁を切換
える。一方、基板1をホルダ2から離脱させる時は、配
管15に接続しているチューブ9cと圧空装置8に接続
されたチューブ9bとを中継するように弁を切換える。
切換装置6は、ホルダ2の外側に設けているが、ホルダ
2の内部に設けてもよい。ところで、ホルダ2表面には
吸着口4以外に基板1を受け渡すための機構(不図示)が
配置された穴5が設けられており、吸着口4はホルダ表
面上に穴5を避けて配置される。また、図2に示されて
いるように、吸着口4はそれぞれホルダ2の中を通る配
管15と接続されており、この配管15を介して基板1
に負圧を与えるために吸気が行われる。吸着装置7は、
例えば真空ポンプであり、所定の吸引力で吸気をホルダ
2に複数設けられた吸着口4、配管15及びチューブ9
a、9cを介して基板1に対して負圧をかける。また圧
空装置8は、例えばコンプレッサーであり、吸着口4、
配管15、チューブ9b、9cを介して空気を送出し、
基板1に圧力(正圧)を加える。圧力弁3は、配管15
に接続された内部空間3aと外部空間とを通気するため
の開口部12、開口部12を開閉する弁部材11、及び
弁部材11に伸縮自在に取り付けられたばね部材3bを
備えている。圧力弁3は、配管15、内部空間3a内の
真空圧が予め定められた閾値を超えた場合、弁部材11
に取り付けられたばね部材3bが収縮し、開口部12が
開くように設定されている。このばね部材3bの設定
は、ばね部材3bのばね定数を可変するばね定数可変機
構12により行う。ばね定数可変機構12は、前記閾値
に応じてばねの変位方向にばねを圧縮し、ばね部材3b
のばね定数を変更する。ここで、予め定められた閾値と
は、基板ステージ10の移動に伴うホルダ2上での基板
1の横ずれ(吸着ずれ)が発生せず、かつ基板が吸着口
4でへこむ等の変形が生じない必要最小限の真空圧値で
ある。この真空圧値は、例えば基板の大きさや厚さ、ホ
ルダ2の形状、吸着口4の数、大きさ、形状などにより
決定される。このように構成された第1の実施形態の基
板保持装置の動作を説明する。レチクル22のパターン
が露光される基板1が、不図示の搬送系からホルダ2の
上面に載置されると、チューブ9aとチューブ9cとを
中継するように切換装置6の切換弁が設定され、吸着装
置7が装置固有の最大の吸引力で吸気を開始する。吸着
装置7により吸気が開始されると配管15内の空気が急
速に排気される。これによりすべての吸着口4を介して
基板1に負圧力が与えられ、ホルダ2の表面に基板1が
吸着保持される。さらに、吸着装置7によって最大の吸
引力で吸気が続けられ、配管15に通気している圧力弁
3の内部空間3aの真空圧が予め定められた閾値を超え
ると、弁部材11に取り付けられたばね部材3bが収縮
して開口部12が開放される。圧力弁3の開口部12が
開放されると配管15内に空気が流入し、配管15に通
気している圧力弁3の内部空間3aの真空圧が低下す
る。また、圧力弁3の内部空間3a内の真空圧が下がり
始めると、弁部材11に取り付けられたばね部材3bが
伸びて開口部12が塞がれ、配管15に通気している圧
力弁3の内部空間3aの真空圧が上がり始める。このよ
うに、圧力弁3により配管15内の真空圧がほぼ一定に
保たれ、ホルダ2の吸着口4を介して基板1に与えられ
る負圧力もほぼ一定に維持される。基板1に対する露光
動作が終了すると、吸着装置7の吸気が停止されるとと
もに、チューブ9bとチューブ9cとを中継するように
切換装置6の切換弁を設定する。そして、圧空装置8に
より配管15内に空気が送出され、吸着口4を介して基
板1に正圧力が与えられる。こうして基板1がホルダ2
の表面からわずかに離脱され、不図示の搬送系によりホ
ルダ2から搬出される。以上のように、本実施形態によ
れば、吸着装置7が固有の最大吸引力で吸気を行うた
め、基板1をホルダ2の表面に短時間で吸着保持するこ
とができる。また、吸着装置7により配管15内の空気
を引き続けても、圧力弁3を設けたことにより基板に対
する負圧力が一定となり、基板1の変形が生じることな
くホルダ2上に基板1を確実に吸着保持することができ
る。なお、圧力弁3の設置場所は、ホルダ2の側面に限
られるものではなく、配管15が接続可能な場所であれ
ばどこでも構わない。次に本発明の第2の実施形態を図
3を用いて説明する。図3は第2の実施形態の基板保持
装置の断面図である。なお、図2と同一部材については
同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図3に
示されているように、本実施形態では切換弁6と吸着装
置7との間にレギュレータ13が設けられている。レギ
ュレータ13は、調整弁13aを有し、この調整弁13
aを駆動することにより、チューブ9eの径の大きさを
調節する。これにより、吸着装置7による吸気流量を任
意に調整することができる。また、レギュレータ13
は、チューブ9c、9dを介して配管15内の真空圧を
計測するメータ13bを有し、メータ13bの計測結果
から基板1に対する負圧力を検知することができる。と
ころで、レギュレータ13の調整弁13aは、メータ1
3bの計測結果に基づいて駆動される。具体的には、メ
ータ13bによって計測された配管15内の真空圧が予
め定められた閾値を超えた場合に、吸着装置7によって
吸気される空気流量が少なくなるように、調整弁13a
が駆動される。ここで、予め定められた閾値とは、第1
の実施形態と同様に、基板ステージ10の移動に伴うホ
ルダ2上での基板1の横ずれ(吸着ずれ)が発生せず、
かつ基板が吸着口4でへこむ等の変形が生じない必要最
小限の真空圧値である。この真空圧値は、例えば基板の
大きさや厚さ、ホルダ2の形状、吸着口4の数、大き
さ、形状などにより決定される。
【0009】なお、上記実施実施の形態は、いずれも露
光装置で露光されるウエハやガラスプレートなどの基板
の保持に本発明を適用したものであるが、本発明はこれ
に限られるものではなく、原板としてのマスクやレチク
ルの保持にも同様に適用可能である。
【0010】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ホルダ上
に吸着保持された基板の位置ずれが生じることがない状
態に短時間で到達するとともに、基板の変形を抑制する
ことができ、総合重ね合わせ精度の低下を防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る基板保持装置
を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る基板保持装置
を示す断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る基板保持装置
を示す断面図である。
【図4】従来の基板保持装置を示す斜視図である。
【図5】従来の基板保持装置を示す断面図である。
【図6】本発明を適用した露光装置の主要構成を示す図
である。
【主要部分の符号の説明】
1 基板 2 ホルダ 3 圧力弁 4 吸着口 5 穴 6 切換装置 7 吸着装置 8 圧空装置 9 チューブ 10 基板ステージ 11 弁部材 13 レギュレータ 15 配管 20 光源 22 レチクル 23 レチクルステージ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板を保持する保持部と、前記保持部に
    設けられた開口部に接続された通気孔内の吸気を行うこ
    とにより前記基板に負圧を与え、前記保持部に前記基板
    を吸着させる吸着手段と、前記基板に与えられる負圧力
    を制御する圧力制御手段と、を有することを特徴とする
    基板保持装置。
  2. 【請求項2】 前記吸着手段は、所定の吸引力で吸気し
    つづけることを特徴とする請求項1記載の基板保持装
    置。
  3. 【請求項3】 前記圧力制御手段は、前記通気孔に接続
    された圧力弁を含み、 この圧力弁は、前記基板に与えられる負圧力が所定値を
    超えたときに開くことを特徴とする請求項1又は2記載
    の基板保持装置。
  4. 【請求項4】 前記圧力制御手段は、前記吸着手段によ
    って吸気される気体流量を制御するレギュレータを含む
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の基板保持装置。
  5. 【請求項5】 マスクに形成されたパターンを基板に転
    写する露光装置において、 基板を保持する保持部と、前記保持部の開口部に接続さ
    れた通気孔内の吸気を行うことにより前記基板に負圧を
    与え、前記保持部に前記基板を吸着させる吸着手段と、
    前記基板に与えられる負圧力を制御する圧力制御手段
    と、を有することを特徴とする露光装置。
  6. 【請求項6】 保持部に載置した基板を保持する基板保
    持方法において、前記保持部に載置された前記基板に負
    圧を与えることにより前記基板を前記保持部に吸着させ
    る工程と、前記基板に与えられる負圧力を制御する工程
    と、を含むことを特徴とする基板保持方法。
JP9304340A 1997-11-06 1997-11-06 基板保持方法、基板保持装置及びそれを用いた露光装置 Pending JPH11145262A (ja)

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